SVPWM 工作原理(多種實現(xiàn)方法)

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1、SVPWM控制學(xué)習(xí)SVPWM學(xué)習(xí)報告版次時間作者主要學(xué)習(xí)內(nèi)容備注初版2011.11.04杜興樂SVPWM控制的具體實現(xiàn)經(jīng)典的SPWM控制主要著眼于使變壓變頻器的輸出電壓盡量接近正弦波，并未顧及電流的輸出波形。然而交流電動機需要輸入三相正弦電流的最終目的是在電動機空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。SVPWM控制是把逆變器和交流電機視為一體，按照跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁場來控制逆變器的工作，其控制效果更好。下面對該方法進行詳細分析和闡述。1.SVPWM控制原理如圖1，可以定義三個定子電壓空間矢量uA,uB,uC，使它們的方向始終處于各相繞組的軸線上，而大小則隨時間按正弦規(guī)律脈動，時間相位互相

2、錯開的角度也是120o，如式1-1?？梢宰C明，三相定子電壓空間矢量的合成空間矢量us是一個旋轉(zhuǎn)的空間矢量，它的幅值不變，是每相電壓值的3/2倍，并以電源角頻率ω進行旋轉(zhuǎn)。?UAt)(?Umcos(?t)??UBt)(?Umcos(?t?2?)3/（式1-1）?Ut)(?Ucos(?t?2?)3/?Cmj2?3/j4?3/3j?tUs?U?Ue?Ue?UeABCm21SVPWM控制學(xué)習(xí)圖2三相逆變器-異步電動機調(diào)速系統(tǒng)主電路原理圖如圖2，由于逆變器三相橋臂共有6個開關(guān)管，為了研究各相上下橋臂不同開關(guān)組合時逆變器輸出的空間電壓矢量，定義開關(guān)函數(shù)Sx(x=a、b、c)為：?1上橋臂導(dǎo)通Sx???

3、0下橋臂導(dǎo)通(Sa、Sb、Sc)的全部可能組合共有八個，包括6個非零矢量Ul(001)、U2(010)、U3(011)、U4(100)、U5(101)、U6(110)和兩個零矢量U0(000)、U7(111)。圖3電壓空間矢量分布圖如圖3，把逆變器的一個工作周期用6個電壓空間矢量劃分為6個區(qū)域，稱為扇區(qū)，如圖所示的Ⅰ、Ⅱ、…、Ⅵ，每個扇區(qū)對應(yīng)的時間均為π/3。非零矢量的幅值(相電壓幅值)相同（模長為2Udc/3），相鄰的矢量間隔為60°，而兩個零矢量幅值為零，位于中心。在每一個扇區(qū)，選擇相鄰的兩個電壓矢量以及零矢2SVPWM控制學(xué)習(xí)量，按照伏秒平衡的原則來合成每個扇區(qū)內(nèi)的任意電壓矢量，即：

4、Uref*T?Ux*Tx?Uy*Ty?U0*T0其中，Uref為期望電壓矢量；T為采樣周期；Tx、Ty、T0分別為對應(yīng)兩個非零電壓矢量Ux、Uy和零電壓矢量U0在一個采樣周期內(nèi)的作用時間。由于三相正弦波電壓在電壓空間向量中合成一個等效的旋轉(zhuǎn)電壓，其旋轉(zhuǎn)速度是輸入電源角頻率，等效旋轉(zhuǎn)電壓的軌跡將是如圖3所示的圓形。所以要產(chǎn)生三相正弦波電壓，可以利用以上電壓向量合成的技術(shù)，在電壓空間向量上，將設(shè)定的電壓向量由U4(100)位置開始，每一次增加一個小增量，每一個小增量設(shè)定電壓向量可以用該區(qū)中相鄰的兩個基本非零向量與零電壓向量予以合成，如此所得到的設(shè)定電壓向量就等效于一個在電壓空間向量平面上平滑旋

5、轉(zhuǎn)的電壓空間向量，從而達到電壓空間向量脈寬調(diào)制的目的。1.2SVPWM法則推導(dǎo)圖4電壓空間矢量的線性組合如圖4，以第Ⅰ扇區(qū)為例，可得：?T4T6?

6、U

7、cos??

8、U

9、?

10、U

11、cos???軸?ref46?TsTs3?T??

12、U

13、sin??6

14、U

15、sin????????軸ref6?T3?s可以算出：3SVPWM控制學(xué)習(xí)

16、3Uref

17、式中m為SVPWM調(diào)制系數(shù)（調(diào)制比），m=。Ud如果電壓矢量標記如圖3所示，則可以總結(jié)歸納如下規(guī)律：式中的K表示第K個扇區(qū)，Tk和TK+1表示該扇區(qū)的前一個與后一個基本電壓矢量。當采樣時間Ts一定時，T4和T6的作用時間確定了合成電壓矢量Uref的大小和所處的位置

18、。所需的合成矢量的大小不同，則T4和T6的作用時間也不同，所以T4+T6的和不一定等于Ts，則余下的時間只能由零矢量來填補，為了減少功率器件的開關(guān)次數(shù)，一般使U0和U7各占一半時間，即：T0=T7=（Ts-T4-T6）/2以7段式SVPWM為例：假設(shè)合成電壓矢量Uref在第一扇區(qū)，如圖5所示：圖5第一扇區(qū)的7段式SVPWM如上圖所示，可得：Ta=T4+T6+T7=(T4+T7+Ts)/2Tb=T6+T7=(-T4+T6+Ts)/2（式1-2）Tc=T7=(-T4-T6+Ts)/24SVPWM控制學(xué)習(xí)因為：帶入1-2式，可得：Ta=（mcos（?-30°）+1）Ts/2Tb=（3msin（?

19、-30°）+1）Ts/2Tc=（1-mcos（?-30°））Ts/2

20、3Uref

21、（式中m=）Ud所以在第一扇區(qū)，A,B,C三相的占空比分別為：Ta=（mcos（?-30°）+1）/2Tb=（3msin（?-30°）+1）/2Tc=（1-mcos（?-30°））/2同理，可求得合成矢量Uref旋轉(zhuǎn)一周所對應(yīng)的三相PWM占空比為：A相：5SVPWM控制學(xué)習(xí)B相：C相：當知道合成電壓矢量Uref所在的扇區(qū)后，即可根據(jù)以上所得